RU2208513C2 - Simplified adaptive pneumohydraulic robot - Google Patents
Simplified adaptive pneumohydraulic robot Download PDFInfo
- Publication number
- RU2208513C2 RU2208513C2 RU2001119196A RU2001119196A RU2208513C2 RU 2208513 C2 RU2208513 C2 RU 2208513C2 RU 2001119196 A RU2001119196 A RU 2001119196A RU 2001119196 A RU2001119196 A RU 2001119196A RU 2208513 C2 RU2208513 C2 RU 2208513C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- pneumatic
- sensors
- axis
- robot
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, производящему машины с кабинами и кузовами из листовых штампованных частей с отбортовками и фланцами определенной конфигурации и кривизны, имеющими протяженные точечные неразъемные соединения. The invention relates to mechanical engineering, producing machines with cabs and bodies from stamped sheet parts with flanges and flanges of a certain configuration and curvature having extended point one-piece connections.
Известны универсальные роботы фирм "Юнимейт" (США), "Кавасаки-Юнимейт" (Япония), "Кука" (Германия) и др., имеющие шесть степеней свободы, гидро- или электропривод и обучающуюся систему управления, но не способные реагировать на геометрические "возмущения" технологического свойства (отклонения в базировании, отклонения формы изделия от номинала и т. п.), т.к. система управления у них разомкнутого неадаптивного типа. Universal robots of Unimate (USA), Kawasaki-Unimate (Japan), Cook (Germany), and others are known. They have six degrees of freedom, a hydraulic or electric drive and a learning control system, but are not able to respond to geometric “disturbances” of the technological property (deviations in basing, deviations of the product’s form from face value, etc.), because they have an open-loop non-adaptive control system.
Известен упрощенный адаптивный робот по авторскому свидетельству СССР 574292, кл. В 23 К 11/10, В 23 К 37/02 "Пневмогидравлический робот", содержащий трехкоординатную тележку с тремя линейными приводами, каждый из которых выполнен в виде пневмоцилиндра в блоке с тормозным гидроцилиндром, выполняющим старт-стопную функцию и функцию стабилизации технологической скорости подачи рабочего инструмента, встроенного в четырехосный гироскоп с поворотными пневмогидроприводами на каждой оси и угловыми датчиками на них - датчиками знака направления хода (пневмомуфтами) и фазовыми гидродатчиками стабилизации суммарного вектора скорости (гидрорезольверами) линейных приводов; путевые конечные переключатели ходов линейных приводов, датчики тактильных щупов, расположенных с двух сторон рабочего инструмента вдоль отслеживаемой поверхности изделия, а также логическую систему управления, состоящую из логических пневмо- и гидроэлементов. Система управления содержит блоки слежения и самоустановки рабочей оси инструмента нормально к касательным кривизны отслеживаемой поверхности, гидроблок стабилизации вектора скорости подачи инструмента, запоминания его положения при отработке геометрических возмущений в базировании и сборке изделий и при следовании изделий друг за другом и во время перерывов в работе. При наличии гидроприводов роботу не требуется насосная станция. Known simplified adaptive robot according to the copyright certificate of the USSR 574292, cl. 23
Недостатком известного робота является ограниченная мощность при потребности в быстрых импульсных перемещениях больших масс подвижных его частей. Этот недостаток вытекает из того, что силовым элементом каждой пневмо- и гидро- жесткосвязанной пары цилиндров служит пневмоцилиндр, работающий от малой удельной энергии сжатого воздуха, а гидроцилиндру отведена сервисная старт-стопная функция и функция стабилизации технологической скорости подачи рабочего инструмента. Второй недостаток - ненадежность пневмогидропривода для точности следящих перемещений (линейных и поворотных) тяжелого гироскопа с встроенным блоком энергетического агрегата (мотора, сварочного трансформатора) с тяжелым инструментом, например со сварочными клещами, имеющими медные (латунные) токоведущие вылеты и электроды и пневмо- или гидроцилиндр их сжатия. A disadvantage of the known robot is its limited power with the need for rapid pulsed movements of large masses of its moving parts. This disadvantage stems from the fact that the power element of each pneumo- and hydro-rigidly connected pair of cylinders is a pneumatic cylinder operating from a low specific energy of compressed air, and the service and start-stop function and the function of stabilizing the technological speed of the working tool feed are assigned to the hydraulic cylinder. The second drawback is the unreliability of the pneumatic actuator for the accuracy of the tracking movements (linear and rotary) of a heavy gyroscope with an integrated power unit (motor, welding transformer) with a heavy tool, for example, with welding tongs having copper (brass) current leads and electrodes and pneumatic or hydraulic cylinders their compression.
Предлагаемое устройство не имеет этих недостатков. The proposed device does not have these disadvantages.
Целью изобретения является: повышение мощности приводов, уменьшение габаритов и массы за счет исключения пневмоцилиндра из каждой пневмо- и гидро- жесткосвязанной пары цилиндров, повышение надежности, экономное расходование энергии, снижение себестоимости изготовления робота. The aim of the invention is: to increase drive power, reduce overall dimensions and weight by eliminating the pneumatic cylinder from each pneumo- and hydro-rigidly connected pair of cylinders, increase reliability, save energy, and reduce the cost of manufacturing a robot.
Указанная цель достигается тем, что упрощенный адаптивный пневмогидравлический робот, содержащий трехкоординатную тележку с тремя линейными приводами, выполненными в виде гидроцилиндров или гидромоторов с возможностью выполнения старт-стопной функции и функции стабилизации технологической скорости подачи рабочего инструмента, встроенного в четырехосный гироскоп с гидромоторами на каждой оси и угловыми датчиками на гироскопических осях - датчиками знака направления хода (пневмомуфтами) и фазовыми гидродатчиками стабилизации суммарного вектора скорости (гидрорезольверами) линейных приводов; путевые конечные переключатели ходов линейных приводов; датчики тактильных щупов, расположенные с двух сторон рабочего инструмента вдоль отслеживаемой поверхности изделия, а также логическую систему управления, состоящую из пневмо- и гидроэлементов, связанную с угловыми датчиками на осях гироскопа, с датчиками тактильных щупов и с путевыми конечными переключателями ходов линейных приводов, снабжен замкнутой гидросистемой, состоящей из пневмогидромультипликатора в качестве импульсного насоса и пневмогидроаккумулятора, соединенных друг с другом, при этом гидроцилиндры и гидромоторы присоединены к логическому гидроблоку, соединенному с пневмогидромультипликатором, с возможностью питания от него высоким давлением жидкости. This goal is achieved by the fact that a simplified adaptive pneumohydraulic robot containing a three-axis trolley with three linear drives made in the form of hydraulic cylinders or hydraulic motors with the ability to perform a start-stop function and the function of stabilizing the technological feed rate of a working tool built into a four-axis gyroscope with hydraulic motors on each axis and angle sensors on gyroscopic axes - directional direction sensors (pneumatic couplings) and phase stabilization hydraulic sensors rn vector of speed (hydroresolvers) of linear drives; directional limit switches for linear actuators; tactile probe sensors located on both sides of the working tool along the monitored surface of the product, as well as a logical control system consisting of pneumatic and hydraulic elements, connected with angular sensors on the gyroscope axes, with tactile probe sensors and with directional limit switches of linear actuator moves, is equipped with a closed hydraulic system consisting of a pneumohydraulic multiplier as a pulse pump and a pneumatic accumulator connected to each other, while the hydraulic cylinders and hydraulic motors dineny to logical hydraulic unit connected to the pnevmogidromultiplikatorom, with the possibility of power from it a high pressure fluid.
Робот не нуждается в дорогостоящей насосной станции и в участии инженерного труда программистов при обучении робота рабочим приемам, так как предлагаемый робот снабжен адаптивной замкнутой системой управления. The robot does not need an expensive pumping station and the participation of the engineering work of programmers in training the robot in working methods, since the proposed robot is equipped with an adaptive closed-loop control system.
На фиг.1 показана кинематическая схема робота в исходном положении перед фронтальной плоскостью фланцевого соединения А-Б-В-Г-Д с кривизной: в широтном по углу β, меридианальном по углу α и промежуточном наклонном по углу γ направлениях по отношению к трем осям декартова пространства. Заштрихованы конечные переключатели жесткопрограммного блока системы управления. Figure 1 shows the kinematic diagram of the robot in the initial position in front of the frontal plane of the flange connection A-B-B-G-D with curvature: in latitudinal in angle β, meridian in angle α and intermediate directions inclined in angle γ with respect to three axes Cartesian space. The end switches of the hard-program control unit are shaded.
На фиг.2 приведены принципиально-кинематическая и гидросхема гироскопа с соединениями гидрораспределителей 4/3 с блоком пневмогидромультипликатора и пневмогидроаккумулятора с гидромоторами и связи гидрорезольверов и пневмомуфт с логическими пневмо- и гидроблоками системы управления. Figure 2 shows the fundamentally kinematic and hydraulic circuit of the gyroscope with the connections of the 4/3 directional control valves with the block of the pneumohydraulic booster and the pneumatic accumulator with hydraulic motors and the connection of the hydraulic resolvers and pneumatic couplings with logical pneumatic and hydraulic units of the control system.
На фиг.3 показана принципиальная гидросхема соединений гидрораспределителей 4/3 с блоком пневмогидромультипликатора и пневмогидроаккумулятора с линейными гидроцилиндрами X, Y и Z и связи с пневмо- и гидроблоками логической системы управления. Figure 3 shows a schematic hydraulic circuit of the connections of the 4/3 directional control valves with a block of pneumatic hydraulic multiplier and pneumatic accumulator with linear hydraulic cylinders X, Y and Z and communication with pneumatic and hydraulic units of the logic control system.
На фиг.4 изображена схема присоединения двойного запорного обратного гидроклапана между гидроцилиндром и гидрораспределителем 4/3 с нормально закрытым центром. Figure 4 shows the connection diagram of a double shut-off check valve between the hydraulic cylinder and the 4/3 valve with a normally closed center.
На фиг. 5 приведена принципиальная гидросхема двойного запорного обратного гидроклапана с гидроприводом (например, с гидромотором). In FIG. 5 shows a schematic hydraulic circuit of a double shut-off check valve with a hydraulic actuator (for example, with a hydraulic motor).
На фиг.6 приведен пример коммутации гидрорезольверных переменных гидросопротивлений: а) в готовности к поперечной подаче гироскопа линейными приводами Z и Y; б) в готовности к рабочей продольной подаче приводами Х и Y. Figure 6 shows an example of switching hydroresolving variable hydraulic resistances: a) in readiness for transverse flow of the gyroscope by linear actuators Z and Y; b) in readiness for a working longitudinal feed by X and Y drives.
Робот (фиг. 1) содержит трехкоординатную тележку 1 с тремя силовыми линейными гидроцилиндрами (Х)2, (Z)3 и (Y)4, а также сервисные пневмоцилиндры: 5 - хода тележки из исходного в предварительное рабочее положение и обратно, 6 и 7 - индексации тележки в крайних положениях. The robot (Fig. 1) contains a three-
На консоли линейного привода 4 (фиг.1 и 2) закреплено гироскопическое устройство 8 (гироскоп) с четырьмя осями: (ωи)9 - осью поворотов рабочего инструмента 10 (например, сварочных клещей), (ωγ)11 - главной гироскопической осью ("чистого" вращения), (ωβ)12 - основной (прецессий, т.е. широтного слежения) и (ωα)13 - дополнительной (нутаций, или меридианального слежения). С осями гироскопа жестко соединены - моментный гидроцилиндр (Д ωи)14, гидромоторы: (Д ωγ)15, (Д ωα)16 и (Д ωβ)17. Из каждого поворотного привода выведен хвостовик вала, на котором жестко посажены золотники датчиков:
- угловых пневмомуфт: (Ми)18 на оси 9; (Мх)19, (Mz)20 и (Мз)21 на оси 11;
(Муα)22 на оси 13 и (Mуβ)23 на оси 12 - датчиков знака направления подачи линейных приводов в координатах декартова пространства;
- гидравлических сопротивлений (гидрорезольверов): 26 (Rzγ cosγ) - 27 (Rxγ sinγ) на оси 11; 28 (Ryβ sinβ) - 29 (Rxβ cosβ) на оси 12 и 30 (Ryα sinα) - 31 (Rzα cosα) на оси 13.On the console of the linear actuator 4 (Figs. 1 and 2), a gyroscopic device 8 (gyroscope) with four axes is fixed: (ωi) 9 - the axis of rotation of the working tool 10 (for example, welding tongs), (ωγ) 11 - the main gyroscopic axis (" pure "rotation", (ωβ) 12 - the main (precession, i.e. latitudinal tracking) and (ωα) 13 - additional (nutation, or meridian tracking). The gyroscope axes are rigidly connected - moment hydraulic cylinder (Д ωи) 14, hydraulic motors: (Д ωγ) 15, (Д ωα) 16 and (Д ωβ) 17. From each rotary drive, a shaft shank is removed, on which the spools of the sensors are rigidly mounted:
- angular pneumatic coupling: (Mi) 18 on the axis 9; (Mx) 19, (Mz) 20 and (Mz) 21 on
(Muα) 22 on the
- hydraulic resistance (hydraulic resolvers): 26 (Rzγ cosγ) - 27 (Rxγ sinγ) on the
Каждый гидропривод (фиг. 4 и 5) двумя линиями 32 и 33 присоединен к двойному запорному обратному клапану (34, 35, 36, 37, 38, 39 и 40 - на фиг.2 и 3), способному без утечек продолжительное время удерживать в этих линиях два столба жидкости при отсутствии давления с его противоположных двух присоединений 41 и 42 к нормально закрытому центру четырехлинейного трехпозиционного гидрораспределителя (43, 44, 45, 46, 47, 48 и 49). Each hydraulic actuator (Fig. 4 and 5) is connected by two
В линии Д, предназначенной для подачи в гидросистему высокого давления, в статическом положении поддерживается давление, равное сети сжатого воздуха (при открытом вентиле) плюс от усилия аварийных пружин в пневмогидроаккумуляторах 50 и 51, выравнивающееся через обратные клапаны 52 и 53 и колбу высокого давления 54 у пневмогидромультипликатора 56 и через колбу 57 у пневмогидромультипликатора 58. При отключенной сети сжатого воздуха (и в аварийном случае) в гидравлических линиях Д и Б поддерживается подпор жидкости низкого давления от пружин в пневмогидроаккумуляторах 50 и 51 для запоминания положения рабочего инструмента на момент отключения сжатого воздуха, для компенсации вероятных утечек жидкости и исключения подсасывания атмосферного воздуха в гидросистему при продолжительных простоях. In line D, designed to supply high pressure to the hydraulic system, a pressure equal to the compressed air network (with the valve open) plus the force of the emergency springs in the
Непосредственно на крышках пневмогидромультипликаторов установлены воздухораспределители 59 и 60 типа 5/2, способные задавать мультипликаторам частоту 120...130 двойных ходов в минуту (что в два раза больше частоты пауз, например, при точечной сварке клещами) от генератора импульсов в составе логического пневмоблока. Directly on the covers of the pneumatic hydromultiplicators,
Отказ от использования насосной станции для поворотных перемещений гидромоторов оправдан тем, что их реакции на следование за кривизной отбортовки являются дискретными угловыми смещениями за паузы между соседними точками траектории инструмента. Объемы жидкости, подаваемые пневмогидромультипликатором 56 к гидромоторам за время пауз между точками, не велики - ±Δα,±Δβ,±Δγ. Если же необходим маршевый поворот, например на 180o, то он производится дискретными последовательными подачами малых объемов жидкости за время поворота.The refusal to use the pumping station for rotary movements of hydraulic motors is justified by the fact that their reactions to following the flange curvature are discrete angular displacements for pauses between adjacent points of the tool path. The fluid volumes supplied by the
Аналогичны предпосылки отказа от насосной станции и для реагирования линейных приводов на линейные дизайнерские изменения кривизны (приращений, например, ±Δу). Суммарный ход Y может оказаться значительным, но объемы жидкости, поступающей в привод от пневмогидромультипликатора 58 с каждым шагом не велики. То же самое происходит и при необходимости маршевых перемещений (как длинный ход линейки от храпового механизма). The prerequisites for abandoning the pumping station are similar for the response of linear drives to linear design changes in curvature (increments, for example, ± Δy). The total stroke Y may turn out to be significant, but the volumes of fluid entering the drive from the
Гидрорезольверы линейных приводов (фиг.2) 26-27, 28-29, 30-31 через логический гидроблок (фиг.3) своими переменными гидросопротивлениями последовательно присоединены к линиям Д гидрораспределителей 43...49 через переменное гидросопротивление Rш (61-Rшу, 62-Rшz и 63-Rшх), отрегулированное на постоянную величину, пропорциональную скорости хода каждого линейного привода, равную условной единице за одну паузу между точками. Hydroresolvers of linear actuators (FIG. 2) 26-27, 28-29, 30-31 through a logical hydraulic unit (FIG. 3) with their variable hydraulic resistors are sequentially connected to lines D of the
В начальном положении, при котором оси гироскопа взаимно перпендикулярны друг другу и осям декартова пространства, в каждом гидрорезольвере одно гидросопротивление пропорционально sin= 0, а другое cos=1, изменение величин которых соответствует таблице фазовых изменений углов (см. в конце описания). In the initial position, in which the gyroscope axes are mutually perpendicular to each other and to the axes of the Cartesian space, in each hydroresolver one hydroresistance is proportional to sin = 0, and the other cos = 1, the change of values of which corresponds to the table of phase changes in angles (see the end of the description).
Переменное поворотное гидросопротивление (Rωи) 25 поочередно соединено логическим пневмоблоком то с приводом (гидромотором) (Дωα)16, то с приводом (гидромотором) (Дωβ)17. An alternating rotary hydraulic resistance (Rωand) 25 is alternately connected by a logical pneumatic block with either a drive (hydraulic motor) (Dωα) 16, or with a drive (hydraulic motor) (Dωβ) 17.
На фиг.2, 3 и 6 отражена связь пневмо- и гидрокоммуникаций с гидроблоком 64 (жирными линиями) и пневмоблоком 65 (тонкими линиями пневмоуправления) логической системы управления роботом. Figure 2, 3 and 6 reflects the relationship of pneumatic and hydraulic communications with the hydraulic unit 64 (bold lines) and pneumatic unit 65 (thin lines of pneumatic control) of the robot control logic system.
К логическому гидроблоку 64 с одной стороны примыкают линии переменных гидросопротивлений гидрорезольверов (фиг.3 и 6) и с другой - к входу Д (фиг. 4) гидрораспределителей 43. . . .49 через переменное гидросопротивление Rш 61-63 (фиг.3), настроенное на постоянную скорость каждого линейного привода, пропорциональную единице (шаг за паузу между соседними точками изделия), а выход Б (фиг.4) - с линией "бака", присоединенной к входу пневмогидроаккумулятора 51. Помимо трех гидрорезольверов в гидроблок 64 введена линия Д высокого давления от пневмогидромультипликатора 58, коммутируемая должным образом по сигналам от пневмомуфт 19, 20, 21, 22, 23 (например, как на фиг. 6а и б) через логический пневмоблок 65. При этом угловой датчик (Мз)21 на оси 11 выполнен быстросменным. Если угол γ меньше 45o, то муфтой 21 обеспечено совмещение плоскости симметрии инструмента (например, сварочных клещей) с главной осью 11 гироскопа догоняющим поворотом оси 12. Если же угол γ больше 45o, то обеспечено догоняющим поворотом оси 13.On the one hand adjacent to the
Кроме того, к логическому пневмоблоку 65 подведены линии выходов датчиков тактильных щупов (не показаны) и конечных переключателей (заштрихованы на фиг.1). Логический пневмоблок содержит безопасный для двух рук трехкнопочный пульт подачи пневмосигналов к воздухораспределителю пневмоцилиндра 5 (с его фиксаторами-пневмоцилиндрами 6 и 7). В логическом пневмоблоке имеются также два пневмоэлектрических датчика (не показаны), из которых один выполняет роль электрокнопки, включаемой, например, сварщиком на обычных клещах сварочной установки, а второй - для электросигнала в электрическую схему поточной линии на грейферную подачу последующего изделия, когда готово предыдущее. В составе пневмоблока 65 имеется кнопочно-тумблерный наладочный пневмопульт. In addition, the output lines of the sensors of tactile probes (not shown) and end switches (shaded in figure 1) are connected to the logical
Работа упрощенного адаптивного пневмогидравлического робота осуществляется следующим образом:
Наладчик на пневмопульте логической системы переключает пневмотумблер режима в положение "наладка", открывает вентиль сети сжатого воздуха. Пользуясь кнопками пульта, отводит фиксатор (пневмоцилиндр) 6 и из исходного положения подает тележку 1 в предварительное рабочее положение и фиксирует ее пневмоцилиндром 7 (фиг. 1). Соответствующими кнопками (плюс или минус) импульсно поворачивает привод (моментный гидроцилиндр) (Дωи)14 на угол β. При этом с каждым включением кнопок перемещения гидроприводов включается генератор пневмоимпульсов в пневмоблоке 65 системы управления, задающей через воздухораспределители 59 или 60 пнемогидромультипликаторам 56 и (или) 57 частоту 120...130 двойных ходов в минуту в качестве импульсных насосов, подающих высокое давление в линию Д гидросистемы. Логический пневмоблок 65 подает сжатый воздух к левому или правому торцу гидрораспределителя 47 (см. фиг.4 и 5). Тотчас автоматически делает догоняющий поворот ось 12, восстанавливая совмещение главной гироскопической оси 11 с плоскостью симметрии рабочего инструмента (например, сварочных клещей, проходящей через оси вылетов и электродов).The work of a simplified adaptive pneumohydraulic robot is as follows:
The adjuster on the pneumatic control panel of the logical system switches the pneumatic tumbler of the mode to the "setup" position, opens the valve of the compressed air network. Using the buttons of the remote control, releases the latch (pneumatic cylinder) 6 and from the initial position feeds the
Затем наладчик переключает на пульте кнопку поворота оси 13 и наклоняет ось 11 на угол α так, чтобы ось 9 инструмента приблизительно совпала с образующей кривизны ленты фланца изделия против точки А (фиг.1) фронтальной плоскости слежения. Таким же образом делаются поправки линейными приводами пока наладчик не добьется приблизительного совмещения оси 9 с образующей кривизны отбортовки изделия. На этом заканчивается настройка робота в предварительном рабочем положении. Then the installer switches on the remote control the
Рабочий цикл. Duty cycle.
Рабочий цикл состоит из двух полуциклов: нечетного (при "чистом" вращении инструмента по углу γ на 360 или 180o) и четного - в обратном направлении уже на последующем изделии. Тем самым петли коммуникаций возвращаются в исходное положение.The working cycle consists of two half-cycles: the odd (with a "clean" rotation of the tool along the angle γ by 360 or 180 o ) and the even — in the opposite direction already on the subsequent product. Thus, the communication loops return to their original position.
Наладчик переключает тумблер режима в положение "рабочий режим". Немедленно подключается сжатый воздух к пневмоблоку системы управления. The installer switches the mode switch to the "operating mode" position. Immediately connects compressed air to the pneumatic control unit.
Начинается первый нечетный полуцикл с того, что сварщик (оператор-многостаночник) или само изделие подают пневмокоманду на автоматическое подключение сжатого воздуха к датчикам тактильных щупов от воздухораспределителя агрегатной установки (удерживающей пневмоцилиндр рабочего инструмента в отведенном положении). В это же время получают питание сжатым воздухом все пневмомуфты на осях гироскопа. The first odd half-cycle begins with the welder (multi-station operator) or the product itself supplying a pneumatic command to automatically connect compressed air to the tactile probe sensors from the air distributor of the aggregate installation (holding the pneumatic cylinder of the working tool in the retracted position). At the same time, all pneumatic couplings on the axes of the gyroscope are supplied with compressed air.
Два датчика отведенного положения главных тактильных щупов, подключенные по схеме И1, немедленно выдают команду логическому пневмоблоку на поперечный подвод инструмента к изделию. Two sensors of the retracted position of the main tactile probes, connected according to the I1 circuit, immediately issue a command to the logical pneumatic block for the transverse supply of the tool to the product.
В поперечной подаче к точке А ленты фланца (фиг.1) принимают участие доминирующий привод (Z)3 и дополнительный (Y)4. На фиг.6а происходит следующее. От муфты (Мх)19 на оси (ωγ)11 сигнал "плюс" поступает через коммутацию в логическом пневмоблоке 65 к левому торцу гидрораспределителя 47 и переключает его вправо. Одновременно от генератора пневмоимпульсов начал работу воздухораспределитель 60 на крышке пневмогидромультипликатора 58, который создал в линии Д высокое давление жидкости. От входа Д гидрораспределителя 48 поток жидкости направился в нижнюю полость гидроцилиндра (Z)3, а с его верхней полости поток жидкости устремился к выходу в линию Б, идущую к входу в пневмогидроаккумулятор 51. Объем жидкости слива в линию Б из гидропотребителя (цилиндра, мотора) не может пройти обратно в колбу 57 (или 54), когда она заперта плунжером мультипликатора. Поэтому она сдвигает подпружиненный поршень гидроаккумулятора (сжимая воздух и пружину) на объем, поданный к потребителю. Когда плунжер мультипликатора отходит назад, колба 57 (54) через обратный клапан заполняется жидкостью из пневмогидроаккумулятора через обратный клапан. При этом от линии Д к входу гидрораспределителя 47 поток проходит последовательно через Rzα(27) на оси 13 и Rшz(62). In the transverse feed to point A of the flange tape (FIG. 1), the dominant drive (Z) 3 and the additional drive (Y) 4 take part. 6a, the following occurs. From the coupling (Mx) 19 on the axis (ωγ) 11, the plus signal enters through the switching in the logical
Аналогично от муфты (Муα)22 на оси 13 к левому торцу гидрораспределителя 47 проходит пневмосигнал "плюс", перемещая золотник вправо. От линии Д к входу гидрораспределителя 47 поток жидкости высокого давления проходит последовательно через (Ryα)30 на той же оси 13 и через (Rшy)61. Гидросопротивления 30 и 31 относятся к одному гидрорезольверу на оси 13. Гидросопротивление Rzα пропорционально cosα= 1-Δα, а Rуα пропорционально sinα=0+Δα, т.к. гидрорезольвер повернут при наладке на угол Δα. Эти две слагающие величины суммарного вектора скорости поперечной подачи, по условию стабилизации скорости, равны единице, а направление определилось углом α вдоль образующей ленты кривизны фланца (фиг.1). Привод (Х)2 - заблокирован. Два главных щупа-ролика следящей системы доходят ребордами до упора в отслеживаемую кромку фланца. Датчики их исходного положения И1 отключаются. Similarly, from the clutch (Muα) 22 on the
Главные щупы пропускают за себя рабочий инструмент на расстояние, определенное чертежом изделия. Его остановка (у точки А) служит сигналом И2 от двух других датчиков рабочего положения инструмента по отношению к ребордам главных щупов как сигнал начала первой точечной технологической операции (например, сварки первой точки шва), а логический пневмоблок переключается на следящую продольную подачу как только наступит пауза между технологическими точечными операциями (сварками). The main probes pass the working tool for a distance defined by the product drawing. Its stop (at point A) serves as an I2 signal from two other sensors of the working position of the tool with respect to the flanges of the main probes as a signal of the beginning of the first point technological operation (for example, welding the first point of the seam), and the logical pneumatic block switches to follow-up longitudinal feed as soon as it starts pause between technological spot operations (welding).
Теперь в логическом пневмоблоке 65 сложилась иная коммутация (фиг.6б): готовности к продольной подаче вдоль линии А-Б (фиг.1). Пневмомуфты 19 и 20 как бы поменялись местами (см фиг.6а), а вместо муфты 22 на оси 13 теперь сигнал "плюс" к левому торцу гидрораспределителя 47 переключился к муфте 23 на оси 12. Возникает иное соотношение слагающих величин суммарного вектора скорости продольной подачи при прохождении жидкости через гидрорезольвер на оси 12: гидросопротивление (Rxβ)29 пропорционально cosβ=1-Δ1β, a (Rуβ)28 пропорционально sinβ=0+Δ1β, т.к. резольвер на оси 12 повернут еще при наладке на угол Δ1β. Однако и в этом случае (и во всех последующих приращениях углов гидрорезольверов) величина суммарного вектора остается постоянной и равной единице, т.е. пропорциональной шагу за паузу между точками, заданному чертежом изделия. Направление задано углом β. Now, in the logical
Если линия А-Б прямая и параллельная плоскости XOY, то при отсутствии возмущающих факторов инструмент шагает за время пауз в направлении к точке Б (фиг.1). If the line A-B is straight and parallel to the XOY plane, then in the absence of disturbing factors, the tool steps during the pauses in the direction of point B (Fig. 1).
Если же линия А-Б не прямая (как, например, кромка фланца ветрового проема кабины или кузова автомобиля), то, будучи параллельной плоскости XOY, кромка ленты фланца во время паузы начинает удаляться от левого главного щупа. Он "проваливается", наступает рассогласование двух датчиков И2. Логический пневмоблок 65 выдает команду на поворот инструментной головки (например, сварочных клещей) моментным гидроцилиндром 14, а от пневмомуфты 18 через пневмоблок 65 поступает команда на догоняющий поворот гидромотора 17. If line A-B is not straight (such as the edge of the flange of the wind aperture of the cab or the car body), then, being parallel to the XOY plane, the edge of the flange tape begins to move away from the left main probe during a pause. It "fails", there is a mismatch of the two I2 sensors. The logical
Это двойное вращение приводит, с одной стороны, к ликвидации рассогласования датчиков И2 главных щупов, а с другой - к изменению величины составляющих суммарного вектора скорости двух приводов: доминирующего (Х)2 и дополнительного (Y)4. Гидросопротивление (Rxβ)29 пропорционально cosβ=1-Δ1β-Δ2β, a (Rуβ)28 пропорционально sinβ=0+Δ1β+Δ2β. Как и требуется условием стабилизации скорости (т.е. шага), суммарный вектор при алгебраическом сложении оказывается равным постоянной величине - единице. This double rotation leads, on the one hand, to eliminating the mismatch of the I2 sensors of the main probes, and on the other hand, to changing the magnitude of the components of the total velocity vector of the two drives: the dominant (X) 2 and additional (Y) 4. The hydraulic resistance (Rxβ) 29 is proportional to cosβ = 1-Δ1β-Δ2β, and (Rуβ) 28 is proportional to sinβ = 0 + Δ1β + Δ2β. As required by the condition for stabilization of speed (i.e., step), the total vector during algebraic addition is equal to a constant value - one.
Если же рассогласование датчиков И2 не устранено, то логическим пневмоблоком выдается команда на отключение сварочной установки и на поперечный отвод инструмента от кромки фланца (опять фиг.6а, но в обратном направлении), т. е. пневматические команды со знаком минус пройдут на правые торцы гидрораспределителей. Одновременно будет происходить поворот моментного гидроцилиндра 14 и гидромотора 17 в направлении "провалившегося" главного щупа. If the mismatch of the I2 sensors is not resolved, then the logical pneumatic block gives a command to turn off the welding machine and to laterally withdraw the tool from the edge of the flange (again figa, but in the opposite direction), i.e., pneumatic commands with a minus sign will go to the right ends directional control valves. At the same time, the torque cylinder 14 and the
Расстояние между одним И2 и другим И1 датчиками не велико, и возвратный ход меняется на ход "вперед" к кромке (фиг.6а). Если и этот поиск нового правильного положения инструмента не приносит согласованного положения главных щупов, то может потребоваться несколько вероятностных ходов "назад-вперед" с поворотом моментного гидроцилиндра 14 и гидромотора 17. Как только произойдет согласование главных щупов И2, сразу же включается агрегатная установка (например, - сварочная) и продолжается следящее движение с остановками у точек обработки изделия (сварки) в сторону точки Б (фиг.1). Догоняющие повороты необходимы для того, чтобы к моменту перехода с горизонтальной АБ части траектории широтного слежения (прецессий) на наклонную кромку БВ главная ось 11 заняла положение, совмещенное с плоскостью симметрии рабочего инструмента (например, с плоскостью клещей), позволяющее сделать "чистое" вращение по плоскости перегиба ленты фланца на ребро так, чтобы инструмент (сварочные клещи) перешел на наклонную кромку, сохраняя нормальное положение к ленте фланца (серединное положение ленты фланца между электродами сварочных клещей). The distance between one I2 and another I1 sensors is not large, and the return stroke changes to move "forward" to the edge (figa). If this search for a new correct position of the tool does not bring the coordinated position of the main probes, then several probabilistic back-and-forth moves with the rotation of the torque cylinder 14 and
Этот переход на наклонную часть осуществляется по команде логического пневмоблока от предохранительного щупа-усика. Этот щуп-усик движется, прикасаясь к отслеживаемой кромке впереди (слева) от главного щупа с ребордой. Сталкиваясь с поворотом ленты фланца на ребро, щуп через свой датчик и логический пневмоблок отключает агрегатную установку и отводит инструмент от кромки с одновременным "чистым" поворотом главной оси 11 гироскопа. При этом, как описано выше, датчики И2 главных щупов отключаются, но после короткой паузы включаются датчики И1 их исходного положения, что означает сигнал "вперед" к кромке. За несколько поисковых ходов "назад-вперед" с поворотом главной оси 11 до совпадения с углом γ инструмент с главными датчиками устанавливается в нормальное для продолжения хода вдоль наклонной части ленты фланца БВ положение. This transition to the inclined part is carried out at the command of the logical pneumatic unit from the safety probe-antenna. This probe-antenna moves by touching the tracked edge in front (left) of the main probe with the flange. Faced with the rotation of the flange tape on the rib, the probe through its sensor and logical pneumatic block disconnects the aggregate installation and takes the tool away from the edge with a simultaneous "clean" rotation of the
Если угол γ меньше 45o, то совмещение плоскости симметрии инструмента (сварочных клещей) с главной осью 11 производится догоняющим поворотом оси 12. Если угол γ больше 45o, то догоняющей является ось 13. Переключение с одного на другой привод производит пневмомуфта (Мз)21 через логический пневмоблок. Кривизна линии Б-В заранее задана или чертежом, или мастер-моделью изделия. Поэтому появление касательной к ленте кривизны наклонной ленты фланца, параллельной плоскости YOZ (по переменному углу α) заранее известно и может быть задано в сменном золотнике пневмомуфты (Мз)21 как середина короткой кольцевой канавки. После ухода короткой канавки за пределы вертикального отверстия четырехлинейной муфты Мз ни в вертикальных, ни в горизонтальных отверстиях нет выходного сигнала.If the angle γ is less than 45 o , the combination of the plane of symmetry of the tool (welding tongs) with the
Аналогичная ситуация возникает при переходе на меридианальное слежение с нутациями по углу α на участке В-Г (фиг.1), а затем с обратным знаком на участке Г-Д (как на А-Б). При этом в пневмомуфтах золотники поворачиваются на 180o по отношению к предварительному рабочему положению. Привод (Z)3 начинает ход вниз, привод (Y)4 до точки Ж отходит назад, а после точки Ж - вперед. Привод (Х)2 заблокирован.A similar situation occurs when switching to meridian tracking with nutations at an angle α in section V-G (Fig. 1), and then with the opposite sign in section G-D (as on AB). In the pneumatic couplings, the spools rotate 180 o in relation to the preliminary working position. The drive (Z) 3 starts to move down, the drive (Y) 4 moves back to point Ж, and after point Ж - forward. Drive (X) 2 is locked.
После точки Г на участке Г-Д привод (Z)3 заблокирован, а привод (Х)2 начинает ход в обратном направлении и, когда инструмент достигнет точки Д, лежащей в одной меридианальной плоскости с точкой А, привод (Х)2 трехкоординатной тележки 1 своим кулачком прижимает ролик путевого датчика. В логических пневмо- и гидроблоках возникают условия для подачи инструмента от кромки ленты фланца в поперечном направлении. After point G in the G-D section, the drive (Z) 3 is blocked, and the drive (X) 2 starts to move in the opposite direction and, when the tool reaches point D lying in the same meridian plane with point A, the drive (X) 2 of the three-coordinate
Выключается агрегатная установка (например, сварочная). Несмотря на то что главные щупы ходом в исходное положение переключили свои датчики И1, от них уже не проходит сигнал "вперед". Привод (Z)3 и привод (Y)4 отводят по новому углу α гироскоп, и путевой конечный пневмопереключатель привода (Z)3 подает команду на отвод фиксатора (пневмоцилиндра) 7. Жесткопрограммный пневмоблок, входящий в блок 65, последовательно управляет отводом пневмоцилиндра 5 и индексацию фиксатором (пневмоцилиндром) 6 в исходное положение. The aggregate installation (for example, welding) is turned off. Despite the fact that the main probes moved their I1 sensors to their initial position, the signal "forward" no longer passes from them. The actuator (Z) 3 and actuator (Y) 4 divert the gyroscope along a new angle α, and the actuator end-pneumatic switch (Z) 3 commands the retainer (pneumatic cylinder) 7. The hard-pneumatic pneumatic unit included in
Все поворотные и линейные приводы запомнили положение, в котором они оказались после отвода от точки Д изделия за счет работы двойных запорных обратных клапанов 34...40 (фиг.4,5). All rotary and linear actuators remembered the position in which they were after the removal from point D of the product due to the operation of double shut-off
В следующем - четном - полуцикле после появления в пространстве робота очередного изделия он начинает повторять манипуляции предыдущего нечетного полуцикла, но в обратном направлении. In the next - even - half-cycle, after the appearance of the next product in the robot space, it begins to repeat the manipulations of the previous odd half-cycle, but in the opposite direction.
Полный парный цикл работы упрощенного адаптивного робота окончен. The full pair cycle of the simplified adaptive robot is over.
Адаптация робота предусмотрена на случай превышения крайних допусков заготовок из-за предельного износа штампов, неточности самой сборки подузлов, из-за износа приспособлений, отклонений базирования последующего изделия в пространстве робота по сравнению с предыдущим. Эти геометрические возмущения наравне с внесением дизайнерских изменений при постановке на производство новой модели изделия не влияют на работоспособность робота благодаря достаточно широкому диапазону чувствительности тактильных щупов. Так, при поперечной подаче отклонение положения кромок ленты фланца последующего изделия по сравнению с предыдущим компенсируется качательным движением главных или вспомогательных щупов. То же при некотором допустимом зазоре между отбортовками или фланцами. Adaptation of the robot is provided in case of exceeding the extreme tolerances of the workpieces due to the extreme wear of the dies, inaccuracy of the assembly of subassemblies, due to wear of the devices, deviations of the base of the next product in the robot space compared to the previous one. These geometric disturbances, along with the introduction of design changes when setting up a new product model for production, do not affect the robot's performance due to the wide enough sensitivity range of tactile probes. So, with a transverse feed, the deviation of the position of the edges of the tape of the flange of the subsequent product compared to the previous one is compensated by the oscillating movement of the main or auxiliary probes. The same with a certain allowable gap between flanges or flanges.
Если в изделии новой серии изменение дизайнером конфигурации кромок не затронуло начала или окончания полуциклов, то никакой переналадки робота не потребуется. Он самоустанавливается по новой траектории. Если же изделие новой серии значительно отличается от предыдущей, то к первому изделию гироскоп подводит наладчик и настраивает приводы как описано выше. Никакого обучения с запоминанием действий инженера-программиста, никакого программирования вообще упрощенный адаптивный пневмогидравлический робот не требует. If in a product of a new series the designer’s change in the configuration of the edges did not affect the beginning or end of the half-cycle, then no readjustment of the robot is required. It self-installs along a new path. If the product of the new series is significantly different from the previous one, then the gyroscope brings the adjuster to the first product and adjusts the drives as described above. No training with memorizing the actions of a software engineer, no programming at all, a simplified adaptive pneumohydraulic robot does not require.
Логический пневмоблок может быть построен на струйных элементах, что позволит его пневмопанели уравнять с логическими электроплатами с тем преимуществом, что они электробезопасны и не стареют, и что их следует размещать на частях гироскопа и трехкоординатной тележки, а не в отдельных шкафах, требующих для себя дополнительных производственных площадей. Нет никаких препятствий для построения логической системы управления распределителями с помощью электромагнитных усилителей. The logical pneumatic unit can be built on inkjet elements, which will allow its pneumatic panels to be balanced with logical electric boards with the advantage that they are electrically safe and do not age, and that they should be placed on parts of the gyroscope and three-coordinate cart, and not in separate cabinets that require additional ones production facilities. There are no obstacles to building a logical control system for valves using electromagnetic amplifiers.
В этом состоит и технико-экономический эффект: возможность автоматизации операций, выполнявшихся ранее вручную, как в крупно-, так и в мелкосерийном производстве, снижение капитальных и эксплуатационных расходов по сравнению с применяемыми универсальными роботами без следящей системы управления. При двухсменном режиме работы - полное высвобождение двух рабочих (не считая занятых сборкой оболочки изделия, соединенной предварительно несколькими точками) или частичное их высвобождение при многостаночной работе. Определенный эффект может иметь место от снижения требований к точности заготовок и сборке подузлов. This also includes the technical and economic effect: the ability to automate operations previously performed manually, both in large and small-scale production, reducing capital and operating costs compared to universal robots without a tracking control system. In a two-shift operation mode, the full release of two workers (not counting those engaged in assembling the product shell connected in advance by several points) or their partial release during multi-station operation. A certain effect can take place from a decrease in the requirements for the accuracy of workpieces and the assembly of subnodes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001119196A RU2208513C2 (en) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Simplified adaptive pneumohydraulic robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001119196A RU2208513C2 (en) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Simplified adaptive pneumohydraulic robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001119196A RU2001119196A (en) | 2003-05-10 |
| RU2208513C2 true RU2208513C2 (en) | 2003-07-20 |
Family
ID=29209996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001119196A RU2208513C2 (en) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Simplified adaptive pneumohydraulic robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2208513C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7928617B2 (en) | 2005-01-31 | 2011-04-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Resolver fixing structure |
| RU2463156C2 (en) * | 2008-07-04 | 2012-10-10 | Николай Никонорович Новиньков | Hydropneumatic system to control adaptive hydropneumatic robot |
-
2001
- 2001-07-12 RU RU2001119196A patent/RU2208513C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7928617B2 (en) | 2005-01-31 | 2011-04-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Resolver fixing structure |
| RU2463156C2 (en) * | 2008-07-04 | 2012-10-10 | Николай Никонорович Новиньков | Hydropneumatic system to control adaptive hydropneumatic robot |
| RU2463156C9 (en) * | 2008-07-04 | 2013-02-10 | Николай Никонорович Новиньков | Hydropneumatic system to control adaptive hydropneumatic robot |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4239431A (en) | Light-weight program controller | |
| CN105479490A (en) | Real-time dynamic obstacle avoidance device and obstacle avoidance method of dual robots | |
| CN101811301A (en) | Series-parallel robot combined processing system and control method thereof | |
| JPS6142004A (en) | Following-up robot device | |
| CN106950970A (en) | A kind of multirobot collaboration formation method based on client server architecture | |
| RU2208513C2 (en) | Simplified adaptive pneumohydraulic robot | |
| CN107813078A (en) | Numerical control four-axis welding manipulator | |
| CN103114727B (en) | Method, device and system for controlling motion of tail end of boom and multi-section boom vehicle | |
| CN207352869U (en) | A kind of robot teaching's actual training device | |
| US20130085606A1 (en) | Robot control device and control method | |
| US20210053219A1 (en) | Robot controller | |
| CN108621118A (en) | A kind of high-freedom degree explosive-removal robot and its control method | |
| CN104760043A (en) | Dual-arm robot controller based on smart barrier-avoiding system | |
| CN112589817B (en) | Operation control method of space manipulator | |
| CN209327895U (en) | A kind of remote manipulator of mobile device | |
| SU574292A1 (en) | Pneumohydraulic robot | |
| EP1371460A1 (en) | Manipulator | |
| US5746108A (en) | Hydraulic control system of transfer system for machine tools | |
| EP3507062B1 (en) | An apparatus for cooperatively transporting a load | |
| KR20190113616A (en) | Spot welding apparatus | |
| CN215396918U (en) | Two-robot composite manufacturing system for integration of assembly and 3D printing | |
| JP2002066787A (en) | Half rotation back and forth table device and its driving method | |
| CN112059490B (en) | Robot on-site welding device and welding method | |
| WO2021125288A1 (en) | Robot system, controller, and control method | |
| Zelinsky et al. | Continuous smooth path execution for an autonomous guided vehicle (AGV) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060713 |